Evaluation of the Impact of the Copperwork “Glogow” on the Total Content of Manganese and Its Mobile Forms in the Vicinity of Arable Soils

• Autorzy: Jaworska H.

Warianty tytułu

PL

Ocena oddziaływania huty miedzi „Głogów” na zawartość całkowitą manganu oraz jego form mobilnych w okolicznych glebach uprawnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The occurrence of manganese in soils depends eg on its content in the parent rock as well as on the soil-formation process determining its profile distribution. Moreover clay soils are richer in this metal than sandy soils.The properties and transformations of manganese compounds are defined by redox conditions as well as the reaction and the content of organic substance and calcium carbonate. The aim of the present research was to determine the total contents of manganese and its mobile forms in the profiles of Luvisols in the vicinity of the Copperworks “Glogow”. The research material was made up of the profiles of arable Luvisols located at different distances from the Copperworks “Glogow”. There were made four soil test pits located at varied distances from the emitter: P1 – 6.8 km (southwards), P2 – 6.6 km (south-eastwards), P3 – 5.7 km (eastwards) and P4 – 6.5 km (southwards). In the soil samples from each genetic horizon the following soil analyses were made: texture using Cassagrande method with the modification by Pruszynski, pH in H2O and in the KCl solution (1 mol/dm3) using potentiometric method, Corg using Tiurin method, content of CaCO3 by Scheibler volume method [3]. The total content of manganese was defined with the AAS method following the mineralization in the mixture of HF and HClO4 acids and the content of mobile manganese forms, according to the modified sequence analysis by Miller et al (1986). The soils investigated were classified as the subtype of Haplic Luvisols showing the reaction ranging from slightly acid to alkaline and the content of Corg in horizons Ap from 6.7 g kg–1 to 31.2 g kg–1. The total content of manganese ranged from 102.40 g kg–1 to 332.80 mg kg–1. The Mn-richest horizons were the humus horizons, while Mn lowest contents were observed in the horizons of the parent rock in all the profiles investigated. In the sequential analysis the most important share (about 41 %) in the total content of manganese was reported for fraction IV (connected with organic matter) and fraction VI – connected with crystalline iron oxides (24 %) and fraction III – with free manganese oxides (15 %). The share of fractions 1, 2 and 5 was below 5 % of the total content of the metal. A considerable content of Mn fractions connected with organic matter and iron and manganese oxides points to its temporary immobilization, which is connected with the changes in the redox potential. The total contents do not exceed the geochemical background level, which allows for considering the soils of that region to be unpolluted with manganese.

PL

Występowanie manganu w glebach zależy m.in. od jego zawartości w skale macierzystej, jak również od procesu glebotwórczego decydującego o jego profilowym rozmieszczeniu. Obecne w skale macierzystej metale ciężkie są na ogół mało ruchliwe i uwalniane są dopiero w wyniku procesów wietrzenia. O właściwościach i przeobrażeniach związków manganu decydują poza warunkami redoks, także odczyn oraz zawartość substancji organicznej i węglanu wapnia. Celem przedstawionych badań było określenie całkowitych zawartości manganu oraz jego form mobilnych w profilach gleb płowych z sąsiedztwa Huty Miedzi Głogów. Materiał badawczy stanowiły profile uprawnych gleb płowych położonych w różnej odległości od Huty Miedzi "Głogów". Wykonano cztery odkrywki glebowe zlokalizowane w różnej odległości od emitora: P1 - 6,8 km (w kierunku południowym), P2 - 6,6 km (w kierunku południowo-wschodnim), P3 - 5,7 km (w kierunku wschodnim) i P4 - 6,5 km (w kierunku południowym). W wybranych profilach glebowych wyodrębniono poziomy genetyczne, z których pobrano próbki glebowe i wykonano następujące analizy laboratoryjne: uziarnienie metodą Casagrande'a w modyfikacji Prószyńskiego, pH metodą potencjometryczną w H2O i w roztworze KCl o stężeniu 1 mol dm-3, Corg metodą Tiurina, zawartość CaCO3 metodą objętościową Scheiblera [3]. Całkowitą zawartość manganu oznaczono metodą AAS po mineralizacji w mieszaninie kwasów HF i HClO4, a zawartość form mobilnych manganu, wg zmodyfikowanej analizy sekwencyjnej Millera i in. (1986). Badane gleby zaliczono do podtypu gleb płowych typowych o odczynie w zakresie od lekko kwaśnego do zasadowego i zawartości Corg w poziomach Ap w przedziale (6,7; 31,2) g kg-1. Całkowita zawartość manganu wynosiła (102,40; 332,80) mg kg-1. Najzasobniejsze w mangan były poziomy próchniczne, natomiast najmniejsze jego zawartości stwierdzono w poziomach skały macierzystej we wszystkich badanych profilach. W analizie sekwencyjnej najbardziej znaczący udział w zawartości całkowitej manganu miała frakcja IV - związana z materią organiczną (około 41 %) oraz VI - związana z krystalicznymi tlenkami żelaza (24 %) i III - związana z wolnymi tlenkami manganu (15 %). Udział frakcji 1, 2 i 5 był poniżej 5 % zawartości całkowitej badanego metalu. Znaczna zawartość frakcji manganu związanych z materią organiczną oraz tlenkami żelaza i manganu wskazuje na jego czasową immobilizację, co związane jest ze zmianami potencjału oksydacyjno-redukcyjnego. Zawartości całkowite nie przekraczają poziomu tła geochemicznego, co pozwala uznać gleby tego regionu za niezanieczyszczone manganem.

Słowa kluczowe

EN

soil; total manganese; mobile forms; sequential analysis

PL

gleba; mangan całkowity; formy mobilne; analiza sekwencyjna

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 19, nr 4-5
• Strony: 403--410
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jaworska H.

• Faculty of Soil Scinces and Soil Protection, University of Technology and Life Sciences in Bydgoszcz, ul. Bernardyńska 6, 85–029 Bydgoszcz, Poland, phone: [phone],

Bibliografia

• [1] Karczewska A. Metale ciężkie w glebach zanieczyszczonych emisjami hut miedzi – formy i rozpuszczalność. Zesz Nauk Akad Rolnicz Wrocław. 2002; CLXXXIV:432.
• [2] Gworek B, Barański A, Czarnowski K, Sienkiewicz J, Porębska G. Procedury oceny ryzyka w zarządzaniu gruntami zanieczyszczonymi metalami ciężkimi. Warszawa: IOŚ; 2000.
• [3] Dobrzyński B, Uziak S. Rozpoznawanie i analiza gleb. Warszawa: PWN; 1972.
• [4] Crock IG, Severson RC. Four Reference Soil and Rock Samples for Measuring Element Availablity from the Western Energy Regions. Geol Survey Circ. 1980;841:1-16.
• [5] Dąbkowska-Naskręt H. Oznaczanie zawartości ołowiu w glebach metodą ekstrakcji sekwencyjnej wg Millera. Ołów w środowisku – problemy ekologiczne i metodyczne. Zesz Nauk PAN – Człowiek i Środow. 1998;21:85-91.
• [6] Miller WP, Martens DC, Zelazny LW. Effect of sequence in extraction of trace metals from soils. Soil Sci Soc J Amer. 1986;50:598-601.
• [7] PTG: Klasyfikacja uziarnienia i utworów mineralnych. PTG (2008): Rocz Glebozn. 2009;60(2):5-16.
• [8] Systematyka Gleb Polski: Rocz Glebozn.1989;40(3/4):33-34.
• [9] Rosada J. Ekologiczne aspekty wykorzystania obszarów objętych oddziaływaniem emisji Hut Miedzi do upraw rolniczych. Progr Plant Protect. 2007:47(1):119-127.
• [10] Kwiatkowska J. The effect of organic amendments on the phytoavailability of heavy metals in polluted soil. Ecohydrol Hydrobiol. 2006;6(1-4):181-186.
• [11] Kabata-Pendias A, Pendias H. Biogeochemia pierwiastków śladowych. Warszawa: Wyd Nauk PWN; 1999.
• [12] Perlak Z. Różnicowanie się zawartości metali ciężkich w profilach gleb łąkowych Doliny Odry w rejonie Bytomia Odrzańskiego. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2000;471:1099-1107.
• [13] Mokma DL, Knezek BD, Robertson LS. Extractable micronutrients level in the profiles of soil used for corn production. Michigan State Univ.: Agric Exp Stn Res Rep 1979.
• [14] Urban D, Michalska R. Zawartość pierwiastków śladowych w glebach i roślinności łąkowej wybranych obiektów torfowiskowych Poleskiego Parku Narodowego. Zesz Probl Post Nauk Roln. 2000;471:835-840.
• [15] Dziadek K, Wacławek W. Metale w środowisku. Cz. I. Metale ciężkie (Zn, Cu, Ni, Pb, Cd) w środowisku glebowym. Chem Dydakt Ekol Meteorol. 2005;10(1-2):33-44.
• [16] OEwietlik R, Trojanowska M. Metody frakcjonowania chemicznego stosowane w badaniach środowiskowych. Monit Środow Przyr. 2008;9:29-36.
• [17] Gworek B. Pierwiastki śladowe (Mn, Zn, Cr, Cu, Ni, Co, Pb, Cd) w glebach uprawnych wytworzonych z glin zwałowych i utworów pyłowych północno-wschodniego regionu Polski. Rocz Glebozn. 1985;XXXVI(2):43-59.
• [18] Allen BL, Fanning DS. Composition and soil genesis. In: Wilding LP, Smeck NE, Hall GF, editors. Pedogenesis and Soil Taxonomy l. Concepts and Interactions. Amsterdam: Elsevier; 1983;141-186.
• [19] Dudka S. Assessment of the total content of major and trace elements in surface soils in Poland. Puławy: IUNG; 1992;48(293):45-48.
• [20] Rosada J. Stan środowiska rolniczego w rejonie oddziaływania emisji Huty Miedzi „Głogów”. Poznań: Wyd Inst Ochr Rośl PIB. 2008;19:2-37.